RU222840U1 - Беспилотный летательный аппарат мультироторного типа с изменяющимися углами атаки - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области авиационной техники, а именно к дистанционно-пилотируемым авиационным системам мультироторного типа с винтомоторными группами, изменяющими углы атаки. Имеет в оснащении сменную полезную нагрузку (фиг. 1-5) в виде фотофиксации в разных спектральных диапазонах и камеру передающую картинку в режиме реального времени (фиг. 1-10). Полетный контроллер может работать автономно, передавая данные через радиоканал телеметрии на наземную станцию управления. Наземная станция управления (НСУ) оснащена джойстиками и в критических или особых ситуациях может осуществлять управляемый полет оператором в ручном режиме. Беспилотный летательный аппарат оборудован двумя сервомоторами на концевых винтомоторных группах (ВМГ) (фиг. 1-7). С их помощью производится наклон моторов и смещение угла атаки. Технический результат - увеличение скорости горизонтального полета при необходимости скорого достижения какого-либо участка местности, с последующим возвращением ВМГ в исходное положение и продолжением перемещения или зависания уже с классической схемой расположения ВМГ - «мультиротор». Дополнительные ВМГ и их размер позволяют увеличить полезную нагрузку.

Description

Область техники

Полезная модель относится к дистанционно-пилотируемым авиационным системам (ДПАС). Может использоваться в аэрокартографии, охране и мониторинге удаленных объектов, дистанционном зондировании Земли.

Уровень техники

Полезная модель предназначена для автоматизированного дистанционного мониторинга строительных площадок и лесных пожаров, а также состояния растительности в сельском и лесном хозяйстве.

Известны конструкции ДПАС, экспериментальные модели беспилотных летательных аппаратов (RU 197822 U1), а также зарубежных аналогов (EP3098161), с четырьмя жестко закрепленными винтомоторными группами (ВМГ), позволяющие аппарату подниматься в воздух, перемещаться и поворачиваться.

Недостатками данных типов моделей являются:

большие потери энергии при горизонтальном полете;

низкая скорость;

маленькая подъёмная сила, вызванная жестким креплением ВМГ и их небольшим количеством.

Существуют также мультироторные беспилотные летательные аппараты с более чем 4 ВМГ (зарубежные аналоги AU2018258641, US20190391575, WO2018195573.)

Но они расположены по кругу, с жесткой фиксацией узлов, что увеличивает подъёмную силу, но не решает проблем с энергозатратами и скоростью при горизонтальном перемещении.

Аналогами описываемой модели по принципу конвертоплан известны модели RU 2488524 C2, а также зарубежные модели: US 20220073198, WO 2022173839, US20200056696, все они относятся к самолётному типу, при горизонтальном перемещении удерживаются за счет подъемной силы от крыла.

Недостатки данного типа конструкции;

высокие риски выхода из строя при переходе с одного режима на другой;

не может полностью работать, как квадрокоптер.

Принципиальные отличия предлагаемой модели от вышеуказанных:

6 ВМГ, 4 из которых неподвижны. При этом ВМГ перевернуты роторами вверх, что позволяет увеличить КПД воздушного луча (фиг. 1-1);

наличие двух дополнительных ВМГ сзади на сервоприводах фиг. 1-7, которые переводятся в горизонтальный режим. Это позволяет увеличивать коэффициент полезного действия (КПД) и развивать более высокие скорости при горизонтальном перемещении, что более характерно для летательных аппаратов типа конвертоплан.

расположение ВМГ не круговое, а Х-образное, как указано на фиг. 2,

не имеет крыльев, в воздухе держится за счет четырех ВМГ, расположенных в специально рассчитанной форме, как изображено на фиг. 2. Это позволяет перемещаться горизонтально как самолет, а также работать в режиме квадрокоптера.

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что в заявляемой модели используются уникальные и лучшие решения квадрокоптера, самолета и конвертоплана, которые совмещены в одной модели, при этом исключены недостатки вышеуказанных конструкций.

Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели и прототипа выявляет наличие отличительных признаков устройства по сравнению с наиболее близкими аналогами, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «новизна».

В патентно-информационном фонде не обнаружено технических решений с указанной совокупностью отличительных признаков.

Раскрытие сущности полезной модели

Основной задачей данной модели является, быстрое достижение в интересующий участок местности за счет повышения скорости горизонтального полёта, изменения углов атаки задних толкающих винтов, что особенно важно при осуществлении мониторинга и аэрофотосъёмки на удаленных участках. При возвращении задних винтов в исходное положение сохраняется классическая схема расположения ВМГ мультироторных БЛА. Отсутствие крыльевых (крылоподобных) консолей и прочих элементов, присущих гибридным аппаратам, таким как конвертопланы, позволяет во время перемещений и зависаний более стабильно удерживать высоты и крен с наименьшим количеством эволюций при внешних возмущениях. Горизонтальное движение в ускоренном режиме не является основным типом перемещения, оно лишь добавляет маневренности и мобильности классической схеме квадрокоптера. Предполагается, что основные задачи борт выполняет с классическим расположением ВМГ.

Полезная модель иллюстрируется следующими материалами:

Фиг. 1 - Беспилотный летательным аппарат мультироторного типа с изменяющимися углами атаки, вид сбоку.

Фиг. 2 - Беспилотный летательным аппарат мультироторного типа с изменяющимися углами атаки, вид сверху.

Описание основных элементов:

1 - Бесколлекторный мотор; 2 - Обтекатель корпуса композитный; 3 - Блок навигации (компас, GPS); 4 - Антенна передачи видеосигнала; 5 - Блок управления (акселерометр, гироскоп, барометр, полетный контроллер); 6 - Антенна телеметрии; 7 - Сервопривод; 8 - Рама (сварной авиационный алюминий); 9 - АКБ (литий-ионный); 10 - Блок фото/видеооборудования (двухосевой стабилизированный подвес, камера фотофиксации, камера реального времени, передатчик видеосигнала).

Технический результат данной модели реализуется благодаря тому, что:

1. Основная несущая рама является сварной, неразборной, за счет чего повышается прочность узлов (фиг. 1-8).

2. Аккумуляторная батарея (АКБ) (фиг. 1-9) и полезная нагрузка в виде транслирующего и фиксирующего оборудования на двухосевом гиростабилизированном подвесном сегменте (фиг. 1-5, 10), уравновешены и смещены по отношению центра масс. Такое решение позволяет частично снять нагрузки с концевых ВМГ при углах наклона, что дает возможность полетному контроллеру стабильно уравновешивать аппарат во время преобразования углов атаки.

3. Все шесть ВМГ являются толкающими, с расположением винтами вниз, как показано на фиг. 2.

4. Для оптимизации противодействия и компенсации избыточных возмущений ВМГ на передних лучах имеют отрицательные углы расположения по осям, пример показан на фиг. 1-1.

5. Винт представлен в виде трехлопастного складного пропеллера, имеющего резьбонарезное посадочное отверстие. Такой винт обеспечивает большую маневренность и скорость перемещения по сравнению с двухлопастным винтом.

6. Ориентирование в пространстве осуществляется за счет блока навигации (фиг. 1-3), а беспилотное управление путем передачи сигналов через антенны (фиг. 1-4).

Claims (1)

1. Беспилотный летательный аппарат мультироторного типа с изменяющими углами атаки, состоящий из композитного обтекателя корпуса, блока навигации и управления, антенн телеметрии и передачи видеосигнала, сварной неразборной рамы, аккумуляторной батареи с полезной нагрузкой в виде транслирующего и фиксирующего оборудования на двухосевом гиростабилизированном подвесном сегменте, смещенной по отношению центра масс, блока фото/видеооборудования, сервоприводами на двух задних ВМГ, отличающийся тем, что содержит шесть винтомоторных групп, где винт представлен в виде трехлопастного складного пропеллера, которые крепятся к алюминиевой сварной раме Х-образного типа, две задние винтомоторные группы, имеющие сервоприводы и оси качения в пределах 90° по одной оси, способные изменять углы атаки, для изменения режимов полета, влияющие на скорость горизонтального перемещения.